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大型发电机组保护与自动装置协调性研究

罗金才  
【摘要】:近几十年来,随着经济水平的提高,我国的电力行业也迅速发展。电力系统规模日趋庞大,机组容量不断增加,电压等级进一步提高。可以预见的将来,我国电网必将联合成一个统一整体。如何提高电力系统的安全性和稳定性成为了现阶段研究的一个热点问题。近几年来,由于电压不稳、频率波动和扰动等因素而导致电网瓦解的事故在国内外的一些大电网中多次发生,造成长时间大面积的停电和巨大的经济损失。在这样的背景下,对发电机组继电保护和自动装置之间的协调进行研究有着重要的意义。 发电机的各种保护应该适应电网运行方式的变化,并且能与自动装置达到最佳配合,从而保证整个电网的安全稳定性。国内早期由于厂网并没有分开,所以这个问题没有得到重视。目前对发电机异常运行状况的保护与系统保护的配合,也没有有效分析,本文系统的总结了国内外对大型机组涉及机网协调保护和自动装置的研究,在加深对其理解的基础之上,分析了国内电力系统向高电压、大容量、大机组方向发展后对机网协调保护的需求。并针对低励限制与失磁保护、过励限制与保护、励磁系统参数整定等方面进行了较为深入的研究。 本文主要在以下几个方面进行了分析和研究: 通过学习和研究确定多机电力系统广泛配置PSS是可行的。PSS参数优化后可以更好的抑制系统振荡,在多机电力系统中广泛配置PSS时,可以全面提高所有机电振荡模式的阻尼,而不会出现某个机电振荡模式的阻尼有工程意义的减少的情况,也不会过多的降低非机电模式的阻尼。 在建立发电机和励磁系统模型基础之上,通过matlab仿真得出结论:励磁系统的放大倍数K A主要影响系统稳态输出。随着K A的增加,系统逐渐开始跟踪输入的变化而变化。但是,当K A取得太大时,系统开始出现振荡。此外,随着K A的增加,系统的上升时间和峰值时间都在减少。时间常数T A对系统的时域响应并无实质性影响,仅仅对超调量有很细微的影响。 论文推导了失磁保护动作特性从阻抗平面到P-Q平面的转换公式,在P-Q平面上使大机组失磁保护与自动励磁调节器低励限制的动作特性曲线相互配合,研究了自动励磁调节器低励限制在发电机允许进相运行时的整定问题。机组的失磁保护可按异步边界整定,并按低励限制先于失磁保护动作来考虑二者间的配合 论文还针对发电机过励运行时限制与保护的配合进行了研究,进一步明确了过励限制与保护之间协调动作的顺序,即先进行限制,使AVR恢复至正常状态工作;当限制器动作后AVR仍然不能恢复至正常工况工作时,再由AVR的保护延时动作,如仍然不能恢复至正常工况工作,最后由发电机继电保护作用于停机。


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